脂肪酸融液を活用したプロトンセラミックス緻密体の低温合成技術

摘要

カーボンニュートラルの実現に向けて、省エネルギー化技術に加え、水素製造を余剰電力や再生可能エネルギー由来の電力を利用した水電解により行い、需要に応じて燃料電池で水素発電する技術が重要となる。水電解により製造された水素は、製鉄などの電化困難な熱利用プロセスやモビリティデバイスにも供され、カーボンニュートラルに献すると期待される。水電解を中心とする大型の水素化社会実証運用プロジェクトはドイツを始め世界各国で行われており、水素供給単価の低減が共通課題に挙がっている。これを解決する鍵の一つに、水電解セルおよびその逆作動デバイスである燃料電池の高効率化、および高耐久化がある。水電解セルおよび燃料電池にはいくつかタイプがあるが、中でも、プロトン伝導性セラミックスからなる固体酸化物形セルは、①熱利用可能なため原理的に高効率である。②液体や高分子材料と比べセラミックスは本質的に耐久性に優れる。③300～600℃の中温で動作するため白金族触媒や高価な耐熱部材を要さない。④原理的には水を用いたN_2のNH_3転化やCO_2のCH_x転化も可能。などの特徴から将来的な実用化が期待されている。しかし、プロトン伝導性と化学的安定性が共に優れる電解質材料や電極材料の開発が難航しているため、他のタイプと比較して実証試験が遅れている。